• 물질의 특성

Ⅴ. 물질의 특성

반┃  이름┃

서술형 문제

1  표는 소금, 탄산수소 나트륨, 설탕, 녹말의 몇 가지 특성을 나타낸 것이다.

위 자료를 이용하여 ㈎ 소금과 설탕을 구별하는 방법과 ㈏ 탄산수소 나트륨과 녹말을 구별하는 방법을 각각 설명하시오.

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• 부피의 측정 방법

2  눈금실린더에 들어가지 않는 돌의 부피를 측정하려고 한다. 다음 실험 기구를 모두 사용하여 돌의 부피를 ⑴~⑷의 과정을 거쳐 측정할 때 ⑵~⑷에 해당하는 방법을 설명하시오.

큰 비커, 작은 비커, 눈금실린더, 물, 돌

⑴ 작은 비커에 물을 가득 채운다.

⑵ ______________________________________________

⑶ ______________________________________________

⑷ ______________________________________________

• 밀도의 측정

3  다음은 기름의 밀도를 측정하기 위한 실험 결과이다.

∙ 빈 비커의 질량：19.2 g

∙ 기름의 부피：10.5 mL

∙ 기름이 들어 있는 비커의 질량：25.5 g

⑴ 기름의 질량은 얼마인지 구하는 식을 포함하여 쓰시오.

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⑵ 기름의 밀도는 얼마인지 구하는 식을 포함하여 쓰시오.

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• 밀도의 비교

4  그림은 아르키메데스가 왕관이 순금으로 만들어졌는지 조사하라는 명령을 받고, 왕관과 같은 질량의 순금을 준비한 후 물이 가득 든 항아리에 왕관과 순금을 각각 넣어 넘쳐흐르는 물의 부피를 측정하여 얻은 결과이다.

이 실험으로 아르키메데스는 왕관이 순금으로 만들어지지 않았다는 것을 밝혔다. 그 이유를 왕관과 순금의 질량, 부피, 밀도의 크기를 비교하여 설명하시오.

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• 고체의 가열 곡선

5  오른쪽 그래프는 어떤 고체 물질을 가열했을 때의 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이다.

⑴ 이 물질의 녹는점과 끓는점을 쓰고, 그 온도에서 의 상태 변화를 간단히 설명하시오.

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⑵ 이 물질의 끓는점을 116 ℃ 정도로 낮추는 방법을 설명하시오.

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• 녹는점과 입자 사이의 인력

6  녹는점이나 어는점은 물질의 종류에 따라 다르다. 예를 들어 철의 녹는점([eqn: 1535``` ℃])은 염화 나트륨의 녹는점([eqn: 801``` ℃])보다 높다. 녹는점은 물질을 이루는 입자 사이의 인력과 어떤 관계가 있는지 설명하시오.

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• 끓는점의 측정

7  그림 ㈎는 에탄올의 끓는점을 측정하기 위한 실험 장치이고, 그래프 ㈏는 에탄올의 가열 곡선을 나타낸 것이다.

㈎                         ㈏

⑴ 위 실험 장치에서 끓임쪽을 넣는 이유와 물중탕으로 가열하는 이유를 각각 설명하시오.

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⑵ 위 그래프의 AB 구간과 BC 구간에서의 에탄올의 상태에 대해 설명하시오.

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• 용해도

8  [eqn: 80``` ℃]에서 물 [eqn: rm50```g]에 질산 칼륨 [eqn: rm80``` g]이 녹아 있다. 이 용액을 [eqn: 60``` ℃]로 냉각시키면 석출되는 질산 칼륨은 몇 [eqn: rmg]인지 설명하시오. (단, 질산 칼륨의 물에 대한 용해도는 [eqn: 80``` ℃]에서 [eqn: 169], [eqn: 60``` ℃]에서 [eqn: 110]이다.)

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• 혼합물의 이용

9  다음은 퓨즈에 대한 설명이다.

퓨즈는 납과 주석의 혼합물로, 전선에 규정 값 이상의 과도한 전류가 계속 흐르지 못하게 자동적으로 차단하는 장치이다. 회로에 과전류가 흐를 경우 전류에 의해 발생하는 열로 퓨즈가 녹아 끊어진다.

퓨즈는 혼합물의 어떤 성질을 이용한 것인지 설명하시오.

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• 원유의 분별 증류

10 그림은 원유의 분리 장치인 증류탑을 나타낸 것이다.

증류탑의 높이에 따라 분리되어 나오는 물질의 특성은 어떤 차이가 있는지 설명하시오.

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• 분별 결정

11 그래프는 몇 가지 고체 물질의 온도에 따른 용해도 곡선을 나타낸 것이다.

위의 고체 물질 중 혼합물이 되었을 때 분별 결정으로 가장 분리가 잘 되는 물질 두 가지를 고르고, 그 이유를 설명하시오.

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• 크로마토그래피

12 크로마토그래피로 혼합물을 분리하는 원리를 설명하고, 크로마토그래피의 장점을 두 가지만 설명하시오.

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1  모범 답안 | ㈎ 맛을 확인한다. ㈏ 식초를 떨어뜨려 본다.

2  모범 답안 | ⑵ 큰 비커 안에 물을 가득 채운 작은 비커를 넣는다. ⑶ 돌을 작은 비커 안에 넣는다. ⑷ 과정 ⑶에서 넘쳐 흘러나온 물을 눈금실린더에 옮겨 부피를 측정한다.

3  모범 답안 | ⑴ 기름의 질량＝기름이 들어 있는 비커의 질량－빈 비커의 질량＝25.5 g－19.2 g＝6.3 g

⑵ 밀도＝[eqn: 질량 over 부피]＝[eqn: rm{6.3~g} over {10.5~mL}]＝0.6 g/mL

4  모범 답안 | 넘친 물의 양이 왕관과 순금의 부피를 나타내므로 왕관과 순금의 질량이 같을 때 왕관의 부피가 순금의 부피보다 크다. 따라서 왕관의 밀도는 순금의 밀도보다 작으며, 왕관과 순금의 밀도가 다르므로 왕관은 순금으로 만들어지지 않았다.

5  모범 답안 | ⑴ 녹는점은 16 ℃이며, 고체에서 액체로 상태 변화(융해)한다. 끓는점은 118 ℃이며, 액체에서 기체로 상태 변화(기화)한다.

⑵ 주변의 압력(기압)을 낮추거나 높은 곳에 올라간다.

6  모범 답안 | 물질을 이루는 입자 사이의 인력이 강할수록 녹는점이 높아진다.

7  모범 답안 | ⑴ 끓임쪽은 에탄올이 갑자기 끓어오르는 것을 방지하기 위해서 사용한다. 에탄올은 인화성이 있어 직접 가열할 경우 불이 붙을 위험이 있으므로 물중탕으로 가열한다.

⑵ AB 구간에서는 액체 상태로 존재하고, BC 구간에서는 액체와 기체 상태가 공존한다.

8  모범 답안 | 25 g, 60 ℃에서 물에 대한 질산 칼륨의 용해도가 110이므로 물 100 g에는 질산 칼륨 110 g이 최대로 녹을 수 있고, 물 50 g에는 질산 칼륨 55 g이 최대로 녹을 수 있다. 따라서 용액을 60 ℃로 냉각시키면 석출되는 질산 칼륨의 양은 80 g－55 g＝25 g이다.

9  모범 답안 | 고체 혼합물의 녹는점이 성분 물질의 녹는점보다 낮은 성질을 이용한 것이다.

10 모범 답안 | 증류탑에서 위로 올라갈수록 온도가 낮아지므로 끓는점이 낮은 물질일수록 증류탑의 위쪽에서 분리된다. 또는 증류탑의 위쪽에서부터 끓는점이 낮은 물질이 분리된다. 또는 끓는점은 A<B<C<D<E 순이다.

11 모범 답안 | 질산 칼륨과 염화 나트륨, 질산 칼륨은 온도에 따른 용해도 차이가 가장 크고, 염화 나트륨은 온도에 따른 용해도 차이가 가장 작기 때문에 이 혼합물을 뜨거운 물에 녹인 후 냉각시키면 질산 칼륨은 석출되지만, 염화 나트륨은 석출되지 않으므로 분리할 수 있다.

12 모범 답안 | 크로마토그래피는 혼합물의 성분 물질들이 용매를 따라 이동하는 속도의 차이를 이용하여 분리한다.

장점：성분 물질의 성질이 비슷하고 복잡한 혼합물이라도 분리할 수 있다, 미량으로 포함되어 있는 성분도 검출할 수 있다, 분석 방법이 비교적 쉽고 간편하다 등